易培淮，李卫东，林 韬，邹佳恒，邓子艳，刘 言

（1.中国科学院大学 核科学与技术学院，北京 100049；2.中国科学院高能物理研究所，北京 100049）

0 概述

江门中微子实验（JUNO）［1-2］通过探测核电站反应堆产生的电子反中微子来测量中微子质量等级［2］和精确测量中微子振荡参数，具有丰富的物理目标。用于探测中微子的中心探测器是世界上能量精度最高、规模最大的液体闪烁体探测器［3］。宇宙线缪子作为JUNO 实验重要的本底之一［4-5］，需要经过精细重建后才能够排除，而精细的重建算法需要大量的模拟事例作为输入［6-7］。但缪子穿过探测器时会产生百万量级的闪烁光和契仑科夫光，导致基于Geant4［8］的全模拟计算量巨大。为此，文献［9］提出一种快速模拟方法，首先用Geant4 模拟预先产生PMT 的击中光子数和击中时间的分布，然后在快速模拟时读入这些分布直方图并对其进行抽样，用抽样的方法代替耗时的光子传输模拟。尽管该方法可使单个事例模拟时间从约1 h 缩减至10 min 左右，但传统的串行计算方式仍然需要消耗较长的时间。

基于异构的GPU 应用［10-12］以及跨节点的信息传递接口（Message Passing Interface，MPI）［13］被广泛地应用于高性能计算，并获得数倍至数万倍的加速比［14-16］。在国际高能物理模拟领域，目前出现了利用多线程加速模拟计算，比较典型的是欧洲核子中心大型强子对撞机（LHC）上的ATLAS 实验模拟软件［17］，以及利用多节点进行模拟的Alice 实验模拟软件［18］。此外，各个高能物理实验开发了快速模拟软件［19-20］来提升模拟速度，这些快速模拟软件都只能在CPU 上运行。……